JP2003530205A - Method and apparatus for separating particles from hot gas - Google Patents

Method and apparatus for separating particles from hot gas

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    • F23J2900/15026Cyclone separators with horizontal axis

Abstract

(57)【要約】 流動層反応装置の反応室から排出されたガスから固体粒子を分離する方法および装置が提供される。分離器装置は、平坦な水管パネルから形成された鉛直方向に延びる外壁によって水平方向を画定された渦室であって、壁の内側が、耐熱性ライニングを少なくとも部分的に設けられ、且つ渦室内にガス・スペースを画定しており、そこに少なくとも1つの鉛直ガス渦が確立される渦室と、少なくとも1つのガス入口と、少なくとも1つのガス出口と、少なくとも1つの固体出口とを有しており、装置内で、渦室の鉛直方向に延びる外壁が少なくとも1つのコーナを形成し、コーナの側面間の角度が90度を超え、コーナが、外壁の内側にある耐熱性ライニングによって丸みを付けられている。 (57) Abstract: A method and apparatus for separating solid particles from a gas discharged from a reaction chamber of a fluidized bed reactor is provided. The separator device is a vortex chamber defined horizontally by a vertically extending outer wall formed from a flat water tube panel, wherein the interior of the wall is at least partially provided with a heat-resistant lining, and Having at least one vertical gas vortex therein, at least one gas inlet, at least one gas outlet, and at least one solid outlet. In the apparatus, the vertically extending outer wall of the vortex chamber forms at least one corner, the angle between the sides of the corner exceeds 90 degrees, and the corner is rounded by a heat-resistant lining inside the outer wall. Have been.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は、頭書の独立請求項の前段部分による、高温ガスから粒子を分離する
ための方法および装置に関する。
The present invention relates to a method and a device for separating particles from hot gas according to the preamble of the independent claim of the heading.

【0002】 すなわち、本発明は、遠心分離器アセンブリと、流動層反応装置の反応室から
排出されたガスから固体粒子を分離するために、流動層反応装置に取り付けた遠
心分離器アセンブリ内で粒子を分離する方法とに関する。この分離器アセンブリ
は、平面状の水管パネルから形成された鉛直方向に延びる外壁によって水平方向
を画定される渦室であって、壁の内側に耐熱性ライニングが設けられ、内部にガ
ス・スペースを画定し、そこに少なくとも1つの鉛直ガス渦が確立されるように
なっている渦室と、反応室からガス・スペース内にガスを導入するための少なく
とも1つの入口と、純化されたガス(浄化ガス)をガス・スペースから放出する
ための少なくとも1つの出口と、分離された固体粒子をガス・スペースから放出
するための少なくとも1つの出口とを備えている。
That is, the present invention relates to a centrifuge assembly and particles in a centrifuge assembly attached to a fluidized bed reactor for separating solid particles from the gas discharged from the reaction chamber of the fluidized bed reactor. And how to separate. The separator assembly is a vortex chamber that is horizontally defined by a vertically extending outer wall formed from a planar water tube panel with a heat resistant lining inside the wall to provide a gas space inside. A vortex chamber that defines and establishes at least one vertical gas vortex therein, at least one inlet for introducing gas from the reaction chamber into the gas space, and purified gas (purification Gas) from the gas space and at least one outlet to release the separated solid particles from the gas space.

【0003】 本発明は、特に流動層反応装置、特に炭素質または他の燃料の燃焼またはガス
化のために使用される循環流動層反応装置のプロセス・ガスおよび生成ガスから
固体粒子を分離するために利用される遠心分離器に関する。
The present invention is particularly directed to separating solid particles from the process and product gases of fluidized bed reactors, especially circulating fluidized bed reactors used for combustion or gasification of carbonaceous or other fuels. The present invention relates to a centrifuge used in.

【0004】 入口ダクトを通って入る煙道ガスが鉛直ガス渦を発生するように遠心分離器の
入口および出口ダクトを配設する方法が一般に知られている。従来の遠心分離器
アセンブリは、直円筒形状を有する外壁によって画定された1つまたは複数の遠
心分離器すなわちサイクロンと、円錐状の底部とを含んでいる。流動層反応装置
のサイクロンは、従来、耐熱性ライニングを設けた非冷却構造として製造されて
おり、一方流動層反応装置自体の壁は通常、冷却水管パネルから形成されている
。非冷却粒子分離器を冷却反応室に接続するとき、高価であり損傷を受けやすい
としても、変化する熱運動を考慮して相対運動を可能にする構成を使用する必要
がある。円筒形サイクロンは、水管から形成される構造としても製造されており
、それによってサイクロンと冷却反応室との温度差は小さいであろう。しかし、
円筒形状の水管壁構成を提供し、それを周囲の構成に接続するには、多くの手作
業が必要であり、したがって費用がかかる。
It is generally known to arrange the inlet and outlet ducts of a centrifuge such that flue gas entering through the inlet duct creates a vertical gas vortex. A conventional centrifuge assembly includes one or more centrifuges or cyclones defined by an outer wall having a right cylindrical shape and a conical bottom. Cyclones in fluidized bed reactors have traditionally been manufactured as uncooled structures with heat resistant linings, while the walls of the fluidized bed reactor itself are usually formed from cooling water tube panels. When connecting an uncooled particle separator to a cooled reaction chamber, it is necessary to use a configuration that allows relative movement, even though it is expensive and susceptible to damage, allowing for varying thermal movements. Cylindrical cyclones have also been manufactured as a structure formed from water tubes, so that the temperature difference between the cyclone and the cooling reaction chamber will be small. But,
Providing a cylindrical water tube wall configuration and connecting it to the surrounding configuration requires a lot of manual work and is therefore expensive.

【0005】 例えば、米国特許第4880450号は、冷却円筒形サイクロンを、流動層ボ
イラの炉、およびその熱回収セクションに接続することができる方法を開示する
。サイクロンの円筒形上側セクションは、互いに取り付けられた水管または蒸気
管を備え、その内面が絶縁材料で覆われている。この特許による分離器は、相対
運動を可能にする個別要素を伴わずに冷却環境に接続することができるが、この
構成は多くの労力を必要とし、したがって高価である。
For example, US Pat. No. 4,880,450 discloses a method in which a cooled cylindrical cyclone can be connected to the furnace of a fluidized bed boiler and its heat recovery section. The upper cylindrical section of the cyclone comprises water or steam tubes attached to each other, the inner surface of which is covered with an insulating material. The separator according to this patent can be connected to the cooling environment without the individual elements allowing relative movement, but this arrangement is labor intensive and therefore expensive.

【0006】 米国特許第5281398号は、粒子が遠心分離器内で高温ガスから分離され
、遠心分離器の渦室が平面状の水管パネルから構成されている構成を開示する。
したがって、渦室のガス・スペースは水平断面で多角形であり、好ましくは正方
形または長方形である。この種の分離器は、製造に費用がかからず、同様の壁パ
ネルから形成される反応器炉に簡単に接続することができ、それによりコンパク
トなユニットが確立される。従来、円筒形スペースはガス渦速度をできるだけ小
さく維持するのを妨げるので、分離器渦室のガス容積は円筒形である。しかし、
米国特許第5281398号に開示される発明は、断面が多角形のスペース内に
ガス渦を確立することもできることに基づいている。円筒形分離器では、遠心力
によって分離された粒子が渦の円周に進められ、渦室の内壁に沿って下方向に流
れる。多角形分離器の適切な動作は、ガス・スペースのコーナが粒子の分離を高
め、分離された粒子に適したフローダウン領域として働くことに基づいている。
US Pat. No. 5,281,398 discloses a configuration in which particles are separated from hot gases in a centrifuge and the vortex chamber of the centrifuge is composed of a flat water tube panel.
Thus, the gas space of the vortex chamber is polygonal in horizontal cross section, preferably square or rectangular. This type of separator is inexpensive to manufacture and can be easily connected to a reactor furnace formed from similar wall panels, which establishes a compact unit. Traditionally, the cylindrical volume prevents the gas vortex velocity from being kept as small as possible, so the gas volume in the separator vortex chamber is cylindrical. But,
The invention disclosed in US Pat. No. 5,281,398 is based on the fact that gas vortices can also be established in spaces of polygonal cross section. In the cylindrical separator, the particles separated by the centrifugal force are advanced to the circumference of the vortex and flow downward along the inner wall of the vortex chamber. The proper operation of the polygonal separator is based on the fact that the corners of the gas space enhance the separation of the particles and act as a suitable flow-down zone for the separated particles.

【0007】 米国特許第4615715号は、耐磨耗性材料から製造された円筒形サイクロ
ンが、正方形断面の冷却エンクロージャ内部に配設されたアセンブリを開示する
。この構成では、ガス・スペースの形状が渦速度を維持するのに理想的であり、
それにもかかわらず、分離器エンクロージャ用の水管パネルの製造を自動化する
ことができ、分離器を直接的に冷却環境に接続することができる。この特許によ
る構成では、環状内側スペースと正方形外側エンクロージャとの間の比較的大き
なスペースが、適切な材料で充填される。この材料に関する問題は、保温材とし
て働き、分離器の重量および熱容量を高めることである。したがって、動作中に
は分離器の内壁の温度を高め、その熱慣性を増す。大きく急激な温度変化が中間
スペース内の材料に損傷をもたらす場合があり、これは維持費および修理費を増
す。したがって、分離器の温度変化は十分ゆっくりである必要があり、プラント
の容量を変える際、特にスタートアップおよびシャットダウン時にそのことを考
慮すべきである。さらに、材料の最も内側の面は大きな耐磨耗性がなければなら
ず、したがって中間スペースの充填は特別の多層技法によって行われる。しかし
、これはこの構成の費用を増し、分離器構造を複雑にする。
US Pat. No. 4,615,715 discloses an assembly in which a cylindrical cyclone made of wear resistant material is disposed inside a cooling enclosure of square cross section. In this configuration, the shape of the gas space is ideal to maintain the vortex velocity,
Nevertheless, the manufacture of water tube panels for the separator enclosure can be automated and the separator can be directly connected to the cooling environment. In the arrangement according to this patent, the relatively large space between the annular inner space and the square outer enclosure is filled with a suitable material. The problem with this material is that it acts as a heat insulator, increasing the weight and heat capacity of the separator. Therefore, during operation it increases the temperature of the inner wall of the separator and increases its thermal inertia. Large and rapid temperature changes can cause material damage in the intermediate space, which adds to maintenance and repair costs. Therefore, the temperature change of the separator needs to be slow enough, which should be taken into account when changing the capacity of the plant, especially during start-up and shutdown. Furthermore, the innermost surface of the material must be highly abrasion resistant, so filling of the intermediate space is done by a special multilayer technique. However, this adds cost to this configuration and complicates the separator structure.

【0008】 本発明の目的は、改良型遠心分離器アセンブリと、高温ガスから粒子を分離す
る方法とを提供することである。
It is an object of the present invention to provide an improved centrifuge assembly and method for separating particles from hot gases.

【0009】 特に、本発明の目的は、コンパクトな遠心分離器アセンブリと、粒子を分離す
る方法であって、アセンブリの製造費用があまりかからず、粒子分離の度合が高
い方法とを提供することである。
[0009] In particular, it is an object of the present invention to provide a compact centrifuge assembly and a method for separating particles which is less expensive to manufacture and has a higher degree of particle separation. Is.

【0010】 さらに、本発明の目的は、粒子を分離する方法と、好ましくは冷却反応室に接
続することができ、管理があまり必要ない遠心分離器装置とを提供することであ
る。
Furthermore, it is an object of the invention to provide a method for separating particles and a centrifuge device which can be preferably connected to a cooled reaction chamber and requires less maintenance.

【0011】 これらおよびその他の目的を達成するために、特徴的な機構が装置に係る独立
請求項の特徴部に開示された遠心分離器アセンブリが提供される。
To achieve these and other objects, a centrifuge assembly is provided as disclosed in the characterizing part of the independent claim in which the characteristic mechanism relates to the device.

【0012】 したがって、本発明による遠心分離器アセンブリの特徴は、渦室の鉛直方向に
延びる外壁が少なくとも1つのコーナを形成し、この外壁の側部同士の間の角度
が90度を超え、またコーナが、外壁の内側の耐熱性ライニングによって丸み付
けされていることにある。
Thus, the centrifuge assembly according to the invention is characterized in that the vertically extending outer wall of the vortex chamber forms at least one corner, the angle between the sides of the outer wall being greater than 90 degrees, and The corners are rounded by a heat-resistant lining inside the outer wall.

【0013】 上記の目的を達成するために、特徴的な機能が方法に係る独立請求項の特徴部
に開示された粒子分離方法もまた提供される。
To achieve the above object, a particle separation method is also provided, which is disclosed in the characterizing part of the independent claim whose characteristic function relates to the method.

【0014】 したがって、本発明による粒子を分離する方法の特徴は、流動層反応装置の反
応室から排出されたガスが、渦室内で、外壁の内面に設けた耐熱性ライニングに
よって丸み付けされた少なくとも1つのコーナに当たるように導かれ、そのコー
ナの鉛直方向に延びる外壁間の角度が90度を超えていることにある。
Therefore, the feature of the method for separating particles according to the present invention is that the gas discharged from the reaction chamber of the fluidized bed reactor is rounded at least in the swirl chamber by the heat resistant lining provided on the inner surface of the outer wall. The angle between the outer walls that are guided so as to hit one corner and extend in the vertical direction of that corner exceeds 90 degrees.

【0015】 本発明による構成は、平坦な冷却面と丸み付けされたガス・スペースとの利点
を組み合わせ、多角形水平断面を有する渦室の外壁を提供し、角のうちの少なく
ともいくつかが90度を超えるようにすることによって厚い耐熱性層の欠点を回
避している。
The arrangement according to the invention combines the advantages of a flat cooling surface and a rounded gas space, providing an outer wall of the vortex chamber with a polygonal horizontal cross section, at least some of the corners being 90. By virtue of the excess, the disadvantages of thick heat-resistant layers are avoided.

【0016】 渦室のガス・スペースが多角形の水平断面である米国特許第5281398号
による分離器は、通常の動作条件で完璧に動作する。しかし、以前に使用されて
いるものとは異なるガス速度および分離器設計基準を使用することによって新世
代分離器に関して特に有利な構成を提供することができることが判明している。
分離器のそのような発展はさらに進められるので、いくつかの適用例では、ガス
・スペースの角が反応器の設計全体に対する制限をもたらす。
The separator according to US Pat. No. 5,281,398, in which the gas space of the vortex chamber has a polygonal horizontal cross section, operates perfectly under normal operating conditions. However, it has been found that the use of different gas velocities and separator design criteria than previously used can provide a particularly advantageous configuration for the new generation separator.
As such developments of separators are further advanced, in some applications the corners of the gas space pose limitations on the overall reactor design.

【0017】 いくつかの適用例では、渦室の外壁によって形成される1つまたは複数のコー
ナに丸みを付けることによって多角形分離器の動作をさらに改善することができ
ることが判明している。さらに、構造上の問題、およびコーナに丸みを付けるこ
とによってもたらされる構成の耐久性に関連する問題を最小限に抑えるために、
この構成では、丸みを付けられた外側コーナで、渦室の外壁の平坦なパネル間の
角度が90度を明らかに超えることが重要である。
It has been found that in some applications, the operation of the polygonal separator can be further improved by rounding one or more corners formed by the outer wall of the vortex chamber. In addition, to minimize structural issues and issues related to the durability of the configuration caused by the rounded corners,
In this configuration, it is important that at the rounded outer corners, the angle between the flat panels of the outer wall of the vortex chamber is clearly above 90 degrees.

【0018】 入口開口に接続された仕切壁によって形成されたコーナでガス渦を入射ジェッ
トの方向に向け直さない限り、長方形渦室に入るガス・フローと渦室内のガス渦
とが互いに妨害しあう可能性があることが、米国特許第5738712号に基づ
いてすでに知られている。しかし、本発明は別の問題、すなわち、渦室のコーナ
領域でガス渦が最適でない場合があることに関連する。
The gas flow entering the rectangular vortex chamber and the gas vortex inside the vortex chamber interfere with each other unless the gas vortex is redirected in the direction of the incident jet at a corner formed by a partition wall connected to the inlet opening. The possibility is already known based on US Pat. No. 5,738,712. However, the invention relates to another problem, namely that the gas vortices may not be optimal in the corner regions of the vortex chamber.

【0019】 鉛直円筒形が、互いに垂直であり、円筒形に対して接線の関係にある4つの鉛
直方向に延びた平坦なパネルによって取り囲まれているとき、コーナでの平坦な
パネルと円筒形表面との距離は、円筒形半径の約0.414倍である。したがっ
て、平坦なパネルの中央での層の厚さが円筒形半径の例えば0.05倍になるよ
うに耐熱性ライニングが提供される場合、層は、コーナで8倍以上の厚さになる
。したがって、特にコーナ領域で耐熱性層の熱伝導率が低くなる場合があり、外
面の冷却によって、内面の温度を必ずしも十分低く保つことができない。さらに
、耐熱性ライニングの変化する厚さは、相当な温度差をもたらし、それにより層
が損傷を受ける危険を高める可能性がある。厚い層はまた、構造の重量を増し、
それにより構造を支持することに関連する問題をもたらす。
A flat panel and a cylindrical surface at a corner when a vertical cylinder is surrounded by four vertically extending flat panels that are perpendicular to each other and tangential to the cylinder. The distance to and is approximately 0.414 times the radius of the cylinder. Thus, if the refractory lining is provided such that the thickness of the layer at the center of the flat panel is, for example, 0.05 times the cylindrical radius, the layer will be more than 8 times thicker at the corners. Therefore, the heat conductivity of the heat-resistant layer may be lowered particularly in the corner region, and the temperature of the inner surface cannot always be kept sufficiently low by cooling the outer surface. Furthermore, the varying thickness of the refractory lining can lead to a considerable temperature difference, thereby increasing the risk of damage to the layer. Thick layers also add weight to the structure,
This leads to problems associated with supporting the structure.

【0020】 円筒形が4枚ではなく5枚のパネルによって取り囲まれる場合、パネル間の角
度は108度であり、パネルとシリンダ表面の間の距離は、コーナで円筒形半径
のわずか0.236倍である。6、7、および8枚のパネルでは、パネル間の角
度はそれぞれ120度、128.6度、および135度である。距離はそれぞれ
円筒形半径の0.154倍、0.110倍、および0.082倍である。したが
って、分離器コーナの角度が90度ではなく例えば108度であるときでさえ、
耐熱性層の最大厚さ、ならびにその重量および熱容量が大幅に低減する。角度が
135度の場合、丸み付けに必要とされる最大層厚さは、直角の丸み付けに必要
とされる厚さのわずか5分の1である。薄い耐熱性ライニングの熱伝導率は高く
、渦室の外壁の様々な部分で比較的均等であり、それにより操作下の層の最大温
度が低減し、様々な壁部の温度差が減少される。
If the cylinder is surrounded by five panels instead of four, the angle between the panels is 108 degrees and the distance between the panels and the cylinder surface is only 0.236 times the radius of the cylinder at the corners. Is. For 6, 7, and 8 panels, the angles between the panels are 120 degrees, 128.6 degrees, and 135 degrees, respectively. The distances are 0.154 times, 0.110 times, and 0.082 times the cylindrical radius, respectively. Therefore, even when the angle of the separator corner is, for example, 108 degrees instead of 90 degrees,
The maximum thickness of the heat resistant layer, as well as its weight and heat capacity, are significantly reduced. With an angle of 135 degrees, the maximum layer thickness required for rounding is only one fifth of the thickness required for right angle rounding. The high thermal conductivity of the thin refractory lining is relatively even in different parts of the outer wall of the vortex chamber, which reduces the maximum temperature of the layer under operation and reduces the temperature difference between the various walls .

【0021】 本発明の1つの好ましい実施形態によれば、各分離器コーナが丸みを付けられ
ており、ほぼ同じサイズである。この場合、コーナの数は、好ましくは5、6、
7、または8であり、角度はそれぞれ約108度、120度、128.6度、ま
たは135度である。分離器コーナの数が6または8であるとき、好ましくは複
数の分離器を、互いに対して、および/または炉に対して接続することができる
。最も好ましくは、分離器が8つのコーナを有し、構造物を設計するときに分離
器と反応室との間、および隣接する分離器の間で平行壁を利用することができる
。しかし、いくつかの特別な場合に、すなわち特定の支持構造およびガス入口ダ
クトを配置するために、コーナの数が奇数である分離器を製造することが有利と
なる場合もある。
According to one preferred embodiment of the invention, each separator corner is rounded and of approximately the same size. In this case, the number of corners is preferably 5, 6,
7 or 8 and the angles are about 108 degrees, 120 degrees, 128.6 degrees, or 135 degrees, respectively. When the number of separator corners is 6 or 8, preferably a plurality of separators can be connected to each other and / or to the furnace. Most preferably, the separator has eight corners and parallel walls can be utilized between the separator and the reaction chamber and between adjacent separators when designing the structure. However, in some special cases it may be advantageous to manufacture a separator with an odd number of corners, in order to arrange a particular support structure and gas inlet duct.

【0022】 別の好ましい実施形態によれば、いくつかの粒子分離器コーナのみが丸みを付
けられている。この場合、丸みを付けられたコーナのサイズを、上述したものと
異なるものにすることができる。しかし、好ましくは、角度は約110〜150
度であり、より好ましくは約135度である。最も好ましくは、様々なサイズの
角度を含む分離器が多角形の基本形状を有することができ、いくつかの角度が直
角であり、丸みを付けられておらず、他の角度が平坦なパネルによって傾斜を付
けられており、耐熱性ライニングによって丸みを付けられている。
According to another preferred embodiment, only some of the particle separator corners are rounded. In this case, the size of the rounded corners can be different than that described above. However, preferably the angle is about 110-150.
Degrees, and more preferably about 135 degrees. Most preferably, a separator containing angles of various sizes can have a polygonal basic shape, with some angles being right angles, unrounded and others being flat. It is beveled and rounded by a heat resistant lining.

【0023】 好ましい構成によれば、入口開口を通して入る粒子含有ガス・フローは、まず
、ほぼ垂直に直角コーナの壁または他の側面に当たり、しかし最初の衝突の後、
ガス・フローは、少なくとも1つの丸み付けされたコーナに当たる。この種の構
成では、渦室内の第1のコーナまたは壁が、粒子を分離するのに適したスポット
として機能し、しかしその後、丸みを付けられたコーナでは、目的が、できるだ
け高いレベルでガス・フローの速度を維持することになる。
According to a preferred configuration, the particle-containing gas flow entering through the inlet opening first strikes the wall or other side of the right-angled corner substantially vertically, but after the first impact.
The gas flow strikes at least one rounded corner. In this type of configuration, the first corner or wall in the vortex chamber acts as a suitable spot for separating particles, but then, in the rounded corner, the objective is to achieve the highest possible gas level. It will maintain the flow rate.

【0024】 好ましくは、複数のコーナを含む渦室の外壁のセクションで渦室内壁が連続的
に円筒形となるようにコーナの丸み付けを構成することができる。すなわち、丸
み付けの曲率半径が、渦室内に確立された渦の中心と渦室の内壁との間の距離と
ほぼ同じである。別の好ましい方法は、各コーナ領域で個別の丸み付けを提供し
、丸み付けの曲率半径は上述したよりも小さく、丸みを付けられた部分間に直線
状の内壁面が残り、壁を保護するために薄い均等な耐熱性ライニングだけを必要
とするものである。均等な耐熱性ライニングが必要とする厚さは、使用される材
料および動作条件によって異なり、通常少なくとも約15〜70mmである。本
発明による丸み付けによって得られる利点を達成するためには、曲率半径を小さ
くしすぎるすべきではない。好ましくは、丸み付けの曲率半径は、渦室内で確立
された渦の半径、すなわち渦中心と渦室の内壁との間の距離の少なくとも約3分
の1である。
Preferably, the rounding of the corners can be arranged such that the inner wall of the vortex chamber is continuously cylindrical in the section of the outer wall of the vortex chamber containing a plurality of corners. That is, the radius of curvature of the rounding is approximately the same as the distance between the center of the vortex established in the vortex chamber and the inner wall of the vortex chamber. Another preferred method provides individual rounding in each corner area, the radius of curvature of the rounding being smaller than that described above, leaving a straight inner wall surface between the rounded portions to protect the wall. Therefore, only thin, uniform heat resistant linings are needed. The thickness required for a uniform refractory lining depends on the materials used and operating conditions, and is typically at least about 15-70 mm. The radius of curvature should not be too small in order to achieve the advantages gained by the rounding according to the invention. Preferably, the radius of curvature of the rounding is at least about one third of the radius of the vortex established in the vortex chamber, i.e. the distance between the vortex center and the inner wall of the vortex chamber.

【0025】 短い曲率半径を使用するとき、渦室の真円性は完全ではなく、壁にある耐熱性
ライニングの量は、連続円筒形渦室の場合よりも少ない場合さえある。いくつか
の場合には、変化するコーナ特性により、様々なコーナでの丸み付けに関して様
々な曲率半径を使用することが好ましい場合もある。この原理による特別な場合
は、外壁によって形成される1つまたは複数のコーナが丸みを付けられ、1つま
たは複数が丸みを付けられないものである。
When using a short radius of curvature, the circularity of the vortex chamber is not perfect and the amount of refractory lining on the wall may even be less than in a continuous cylindrical vortex chamber. In some cases, due to varying corner characteristics, it may be preferable to use different radii of curvature for rounding at different corners. A special case according to this principle is that one or more corners formed by the outer wall are rounded and one or more are unrounded.

【0026】 渦室の水平断面は、好ましくは、ただ1つのガス渦が渦室内に確立されるほぼ
円形であってよく、あるいは長円形であり、渦室内に複数のガス渦を確立するこ
とができるような形状とされていてもよい。渦室の水平断面の幅、すなわち渦室
に最も近接する反応室壁の方向に延びる渦室の寸法は、好ましくは幅に垂直な深
さの約2倍であり、好ましくは、渦室内で2つの隣接するガス渦を確立すること
ができる。
The horizontal cross section of the vortex chamber may preferably be substantially circular, with only one gas vortex being established in the vortex chamber, or may be oval to establish multiple gas vortices in the vortex chamber. It may have a shape that allows it. The width of the horizontal cross section of the vortex chamber, ie the dimension of the vortex chamber extending in the direction of the reaction chamber wall closest to the vortex chamber, is preferably about twice the depth perpendicular to the width, preferably 2 in the vortex chamber. Two adjacent gas vortices can be established.

【0027】 2つのガス渦の渦室へのガス入口ダクトは、最も好ましくは、反応室側にある
渦室壁の中央に位置しているが、反応室側にある渦室壁の外側コーナの近傍に互
いに離隔するように配設することもできる。反応室側にある2つの渦の渦室内の
壁の中央に配置された入口ダクトに面する壁は直線状であってよく、渦室に入る
ガス・フローがほぼ垂直に壁に当たる。別法として、平坦な水管パネルから形成
され、三角形の断面をもつ壁セクションを壁の中央に提供することができ、その
壁セクションの丸み付けによって、ガス・フローは、丸みを付けられた壁にまず
当たるように導かれる。
The gas inlet ducts to the vortex chambers of the two gas vortices are most preferably located in the center of the vortex chamber wall on the reaction chamber side, but of the outer corners of the vortex chamber wall on the reaction chamber side. It is also possible to arrange them in the vicinity so as to be separated from each other. The wall facing the inlet duct located in the center of the walls of the vortex chambers of the two vortices on the reaction chamber side may be straight, with the gas flow entering the vortex chambers hitting the walls approximately vertically. Alternatively, it is possible to provide a wall section with a triangular cross section in the center of the wall, which is formed from a flat water pipe panel, the rounding of the wall section allows the gas flow to flow into the rounded wall. You will be guided to hit first.

【0028】 構造強度および高い分離能力を保証するために、1つの大きな分離器ではなく
2つ以上のより小さな分離器が、しばしば大きな反応室内に構成される。いくつ
かの冷却円筒形分離器を使用するとき、大きな割合の手作業がコストを余剰に増
す。したがって、経済的な理由から、時として、実際に最適なよりも大きな分離
器を使用する必要がある。これらの場合には、高い分離能力を全ての条件で達成
できることが必ずしも明白ではなく、したがって構造強度を保証するために、空
間消費、およびコストの高い構成を使用しなければならない。本発明による構造
を使用するとき、小さい分離器でさえ低コストで製造することができ、支持が簡
単であり、分離能力に関して最適である分離器を使用することができる。
To ensure structural strength and high separation capacity, two or more smaller separators, rather than one large separator, are often constructed in a large reaction chamber. When using several cooled cylindrical separators, a large percentage of manual labor adds to the cost. Therefore, for economic reasons it is sometimes necessary to use larger separators than are actually optimal. In these cases, it is not always clear that high separation capacities can be achieved under all conditions, so space-consuming and costly configurations must be used to guarantee structural strength. When using the structure according to the invention, even small separators can be manufactured at low cost, are simple to support and can be used with optimal separation capabilities.

【0029】 本発明に従って製造される渦室の外壁が例えば8つの角を含むとき、好ましく
は、その側面が平行に走るように2つの隣接する渦室を配置することができ、渦
室の平行壁パネルを互いに直接的に接続することができる。隣接する渦室はまた
、有利には、共通の直線壁セクションを共有するように相互接続することができ
る。
When the outer wall of a vortex chamber manufactured according to the invention comprises, for example, eight corners, it is possible to arrange two adjacent vortex chambers such that their sides run parallel, the vortex chamber parallel The wall panels can be directly connected to each other. Adjacent vortex chambers can also advantageously be interconnected to share a common straight wall section.

【0030】 本発明による遠心分離器アセンブリは、好ましくは、渦室の平坦な外壁パネル
のいくつかが反応室の平坦な壁に平行になるように反応室と組み合わせて配置す
ることができ、渦室を反応室の壁に簡単に取り付けることができる。渦室はまた
、有利には、反応室側にある渦室の壁セクションが反応室と共有されるように製
造することもできる。
The centrifuge assembly according to the invention may preferably be arranged in combination with the reaction chamber such that some of the flat outer wall panels of the vortex chamber are parallel to the flat wall of the reaction chamber, The chamber can be easily attached to the wall of the reaction chamber. The vortex chamber can also advantageously be manufactured such that the wall section of the vortex chamber on the reaction chamber side is shared with the reaction chamber.

【0031】 2つの分離器間で、または分離器と炉の間で共通の壁セクションを使用するこ
とができることは、製造コストを大幅に削減することができるので、平坦なチュ
ーブ・パネル壁から形成される分離器の利点の1つである。しかし、共通壁セク
ションは、壁セクションの片側からは簡単に支持することができず、この種の共
通壁の幅は、実際には何らかの最大限界値を有する。それを超える場合、2つの
個別壁を使用しなければならない。したがって、共通壁セクションに関する支持
構成は、いくつかの場合に、最適なサイズの大きな分離器の利用を妨げることが
ある。
The ability to use a common wall section between two separators, or between a separator and a furnace, can significantly reduce manufacturing costs, thus forming from a flat tube panel wall. This is one of the advantages of the separated separator. However, the common wall section cannot be easily supported from one side of the wall section, and the width of this kind of common wall actually has some maximum limit. Beyond that, two separate walls must be used. Thus, the support arrangement for the common wall section may, in some cases, prevent the use of optimally sized large separators.

【0032】 長方形分離器の平坦な外壁の幅は常に、少なくとも渦直径と同じ大きさであり
、しかし本発明による分離器の個別壁の幅を、渦直径よりも明確に小さくするこ
とができる。したがって、本発明による分離器の利点の1つは、共通壁セクショ
ンの支持に関する前述の問題が、長方形分離器を使用して問題が生じる場合に比
べて、ガス・スペースがより大きな直径を有する分離器でのみ生じることである
The width of the flat outer wall of the rectangular separator is always at least as large as the vortex diameter, but the width of the individual walls of the separator according to the invention can be significantly smaller than the vortex diameter. Thus, one of the advantages of the separator according to the invention is that the above-mentioned problems with the support of the common wall section are such that the gas space has a larger diameter than if the problems were to occur using a rectangular separator. It only happens in vessels.

【0033】 上述したことに基いて、本発明による粒子分離器内の渦室の直径は、各個別の
場合に、冷却円筒形粒子分離器または長方形の外壁を有する分離器内の渦室の直
径よりも自由に最適化することができる。好ましくは、本発明による渦室の直径
は約3〜8m、例えば約5mである。
On the basis of the above, the diameter of the vortex chamber in the particle separator according to the invention is, in each individual case, the diameter of the vortex chamber in a cooled cylindrical particle separator or a separator with a rectangular outer wall. Can be optimized more freely than. Preferably, the diameter of the vortex chamber according to the invention is about 3-8 m, for example about 5 m.

【0034】 本発明による渦室は、長方形の断面ではないので、渦室が互いに対して、およ
び反応室に対して接続されるとき、フリー三角形スペースが確立される。好まし
くは、例えば、反応器プラント全体の鉛直支持構造をこれらのスペース内に配設
することができる。これらのフリー・スペースは、好ましくは、様々な計量およ
び検査ポート、および様々な材料のためのサンプリング接続および供給ダクトの
配設のために使用することができる。
Since the vortex chamber according to the invention is not of rectangular cross section, a free triangular space is established when the vortex chambers are connected to each other and to the reaction chamber. Preferably, for example, vertical support structures for the entire reactor plant can be arranged in these spaces. These free spaces can preferably be used for the arrangement of different metering and inspection ports and sampling connections and supply ducts for different materials.

【0035】 本発明をさらに、添付図面を参照しながら以下に例示する。[0035]   The invention is further illustrated below with reference to the accompanying drawings.

【0036】 図1は、反応室20と、遠心粒子分離器(サイクロン)40と、分離された粒
子を反応室20に戻すためのリターン・ダクト44とを備える循環流動層反応装
置10を開示する。水平断面において長方形である反応室20は、水管壁によっ
て横から取り囲まれており、それらの壁のうち壁22および24のみが図1に示
されている。水管壁は、よく知られているように、互いに接続された複数の垂直
水管によって形成されており、これら垂直水管は、管の間に溶接された細い鋼リ
ブすなわちフィンによって互いに接続されている。粒子分離器40の外壁は、反
応室20の壁と同様の平面状水管パネルから形成されている。
FIG. 1 discloses a circulating fluidized bed reactor 10 comprising a reaction chamber 20, a centrifugal particle separator (cyclone) 40, and a return duct 44 for returning separated particles to the reaction chamber 20. . The reaction chamber 20, which is rectangular in horizontal cross section, is laterally surrounded by water tube walls, of which only walls 22 and 24 are shown in FIG. The water pipe wall is, as is well known, formed by a plurality of vertical water pipes connected to each other, which are connected to each other by thin steel ribs or fins welded between the pipes. . The outer wall of the particle separator 40 is formed of a flat water tube panel similar to the wall of the reaction chamber 20.

【0037】 例えば固体流動媒体といった、反応室内で必要とされる燃料および他の物質は
、様々な入口ダクトを通して反応室内に導入されるが、それらダクトのうち入口
ダクト26のみが図1に示されている。反応室内の流動媒体は、反応室の底部に
あるグリッド28を通して導入される流動ガス30によって流動化される。この
反応室内に導入される空気等の流動化ガスは、流動媒体がガスに引き込まれて反
応室20の上側セクションへと連続的に流れ、さらに上側セクションに配設され
た入口ダクト32を通して粒子分離器40へと流れるような速度で導入されてい
る。
The fuel and other materials needed within the reaction chamber, eg, the solid flowing medium, are introduced into the reaction chamber through various inlet ducts, of which only the inlet duct 26 is shown in FIG. ing. The fluidized medium in the reaction chamber is fluidized by a flowing gas 30 introduced through a grid 28 at the bottom of the reaction chamber. The fluidizing gas such as air introduced into the reaction chamber continuously flows into the upper section of the reaction chamber 20 due to the fluidizing medium being drawn into the gas, and the particles are separated through the inlet duct 32 arranged in the upper section. It is introduced at such a speed that it flows into the vessel 40.

【0038】 反応室20から流れ込んだガスは粒子分離器40内で鉛直なガス渦を生じるの
で、ガス中に引き込まれた粒子は渦室の内壁へと吹き寄せられ、そして渦室のテ
ーパ形下側セクション42を通してリターン・ダクト44に下り、さらに反応室
20に戻る。粒子から純化されたガス46は、渦室のルーフ・セクションに配設
されたガス出口ダクト、すなわちセンター・パイプ48を通して分離器から出る
。図3〜図6に詳細に示される本発明の粒子分離器の構造は、特にセンター・パ
イプ48の直径と粒子分離器40の最小直径との比が0.4を超えるとき、特に
0.5を超えるときに有用である。図1には示されていないが、センター・パイ
プ48の下流には、通常は熱回収ユニットと、沈降分離装置と、煙突とが設けら
れる。粒子分離器40の下側セクション42も、好ましくは平面状の水管パネル
から形成される。リターン・ダクトの下側セクションは、L字管または他のガス
・ロック・アセンブリを備え、それによってガスが炉20からリターン・ダクト
44を通して粒子分離器40に流れ込むのを防止している。
Since the gas flowing from the reaction chamber 20 creates a vertical gas vortex in the particle separator 40, the particles drawn into the gas are blown toward the inner wall of the vortex chamber, and the tapered lower side of the vortex chamber is used. It goes down to the return duct 44 through the section 42 and then back to the reaction chamber 20. The particulate-purified gas 46 exits the separator through a gas outlet duct, or center pipe 48, located in the roof section of the vortex chamber. The structure of the particle separator according to the invention, which is shown in detail in FIGS. 3 to 6, is particularly suitable when the ratio of the diameter of the center pipe 48 to the minimum diameter of the particle separator 40 exceeds 0.4, especially 0.5 Is useful when exceeding. Although not shown in FIG. 1, a heat recovery unit, a settling separator, and a chimney are usually provided downstream of the center pipe 48. The lower section 42 of the particle separator 40 is also formed from a preferably planar water tube panel. The lower section of the return duct comprises an L-tube or other gas lock assembly that prevents gas from flowing from the furnace 20 through the return duct 44 and into the particle separator 40.

【0039】 図2は、分離器40のテーパ形下側セクション42が非対称であること以外は
図1と同様の図である。したがって図2では、分離器の延長部分を形成している
リターン・ダクト44を含む分離器40と、炉20とによって共有される共通壁
24が、ほぼ炉の高さ全体に沿って延びている。図2はまた、リターン・ダクト
44の下側セクションに接続された熱交換室52も示しており、粒子分離器40
から循環する流動媒体が、熱交換室に接続されたオーバーフロー開口54を通し
て炉20に戻されるようになっている。図2のアセンブリにおいては、炉20と
、粒子分離器40と、リターン・ダクト44とが、構造物の支持、空間利用、お
よび製造コストの点で有利な一体型ユニットを形成している。特に、図2のアセ
ンブリを用いるときには、分離器の上側および下側セクション42と、リターン
・ダクト44と、熱交換室52とからなるユニットは、好ましくは冷却形に製造
されることができ、したがって冷却パイプのかなりの部分が熱交換室の底部から
分離器のルーフ部分まで延びている。
FIG. 2 is similar to FIG. 1 except that the tapered lower section 42 of the separator 40 is asymmetric. Thus, in FIG. 2, the common wall 24 shared by the furnace 20 and the separator 40, which includes the return duct 44 forming an extension of the separator, extends substantially along the entire height of the furnace. . FIG. 2 also shows the heat exchange chamber 52 connected to the lower section of the return duct 44, and the particle separator 40.
The fluidized medium circulating from is returned to the furnace 20 through an overflow opening 54 connected to the heat exchange chamber. In the assembly of FIG. 2, the furnace 20, the particle separator 40, and the return duct 44 form an integral unit that is advantageous in terms of structural support, space utilization, and manufacturing costs. In particular, when using the assembly of FIG. 2, the unit consisting of the upper and lower sections 42 of the separator, the return duct 44 and the heat exchange chamber 52 can preferably be manufactured in cooled form, thus A significant portion of the cooling pipe extends from the bottom of the heat exchange chamber to the roof portion of the separator.

【0040】 本発明の様々な実施形態による粒子分離器アセンブリが図3〜図6にさらに詳
細に示されている。図3は、線A−Aに沿って取られた図1または図2の概略断
面図である。反応室20から入口ダクト32を通して流れるガスは、まず、渦室
のほうを向いた壁60にほぼ垂直に当たり、それによってガスに引き連れられた
粒子のかなりの部分が本質的に減速され、粒子分離器の下側セクションに落ちる
A particle separator assembly according to various embodiments of the invention is shown in further detail in FIGS. 3-6. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1 or 2 taken along line AA. The gas flowing from the reaction chamber 20 through the inlet duct 32 first strikes the wall 60 facing the vortex chamber approximately perpendicularly, whereby a substantial proportion of the particles entrained by the gas are essentially decelerated and the particle separator. Fall into the lower section of.

【0041】 本発明によれば、ほぼ正方形の断面において渦室の入口ダクト32に対角に面
するコーナ62が、ガス渦の速度を維持するように耐熱性ライニング64によっ
て丸み付けされている。垂直な壁60と66の間の直角は、平面壁セクション6
8によって傾斜を付けられており、それによって2つの鈍角が確立されている。
したがって、丸み付け材料64の重量を小さくすることができ、冷却された外壁
60、66、および68に対する材料の熱伝導率は高い。米国特許第46157
15号に開示された構成に比べてかなり少量の耐熱性ライニングは、より軽量で
耐性のある構成をもたらし、これは支持が簡単で、より効果的な冷却を可能にす
る。
According to the invention, the corners 62 facing diagonally the inlet duct 32 of the vortex chamber in a substantially square cross section are rounded by a heat-resistant lining 64 so as to maintain the velocity of the gas vortex. The right angle between the vertical walls 60 and 66 is the flat wall section 6
It is beveled by 8, which establishes two obtuse angles.
Therefore, the weight of the rounding material 64 can be reduced and the thermal conductivity of the material to the cooled outer walls 60, 66 and 68 is high. U.S. Pat. No. 46157
A significantly lower amount of heat resistant lining compared to the configuration disclosed in No. 15 results in a lighter weight and durable construction, which is easier to support and allows for more effective cooling.

【0042】 緩やかに傾斜を付けられ且つ耐熱性ライニングによって丸み付けされたコーナ
は、単純なコーナよりも製造に費用がかかるので、入口ダクトに対角に位置する
コーナのみが図3による構成で丸み付けされている。したがって、特に価格が安
く、しかし効果的である粒子分離器が提供される。当然、全てではないにせよ、
分離器の任意のコーナを傾斜させ、耐熱性材料でライニングしてもよい。図3に
よる実施形態では、丸み付けされていない壁セクションは、分離器の水管壁を保
護するために薄くて耐熱性のある層を備えるが、図には示されていない。
Corners that are gently tilted and rounded by a heat-resistant lining are more expensive to manufacture than simple corners, so only the corners diagonally located in the inlet duct are rounded in the configuration according to FIG. It is attached. Thus, a particle separator is provided which is particularly cheap, but effective. Of course, if not all,
Any corner of the separator may be sloped and lined with a refractory material. In the embodiment according to FIG. 3, the non-rounded wall section comprises a thin, heat-resistant layer to protect the water tube wall of the separator, which is not shown in the figure.

【0043】 複数の粒子分離器が必要な大きな流動層反応装置では、図3による並列粒子分
離器を必要な数だけ提供することができる。2つの並列分離器を、それらの入口
ダクトが平行に走るように渦室に対して配設することができ、あるいは、それら
の入口ダクトは、互いに最も近接したコーナまたは最も遠いコーナに、2つの分
離器の間の表面に関して対称的に配設される。特に、2つの隣接する分離器の入
口ダクト32が並べて配置されるとき、渦室間の壁を部分的に、または完全にな
くすことができ、それによりこの構成は、2つの渦の合成渦室構成にほぼ等しい
In large fluidized bed reactors that require multiple particle separators, the required number of parallel particle separators according to FIG. 3 can be provided. Two parallel separators can be arranged with respect to the vortex chamber so that their inlet ducts run in parallel, or their inlet ducts can be placed at two corners closest to or farthest from each other. They are arranged symmetrically with respect to the surface between the separators. In particular, when the inlet ducts 32 of two adjacent separators are arranged side by side, the walls between the vortex chambers can be partially or completely eliminated, whereby this configuration results in a combined vortex chamber of two vortices. It is almost equal to the composition.

【0044】 図4は、複数の渦室70、70’、70”を備える大きな反応室20内に配設
された粒子分離器アセンブリを例示する。3つの並列渦室が図4に示されている
が、当然、3つよりも数を多くすることも少なくすることもできる。図4による
渦室のガス・スペース全体が丸み付けさており、各渦室のコーナは約135度で
ある。図1および図2に示される分離器の下側部分42も好ましくは平面状の水
管パネルから製造されているが、本発明による丸み付けを下側セクション42ま
で延ばす必要はないことが判明している。
4 illustrates a particle separator assembly disposed within a large reaction chamber 20 comprising a plurality of vortex chambers 70, 70 ′, 70 ″. Three parallel vortex chambers are shown in FIG. However, it is of course possible to use more or less than 3. The entire gas space of the vortex chamber according to Fig. 4 is rounded, the corner of each vortex chamber being approximately 135 degrees. The lower part 42 of the separator shown in FIGS. 1 and 2 is also preferably manufactured from a flat water tube panel, but it has been found that the rounding according to the invention need not extend to the lower section 42. .

【0045】 断面が八角形の渦室のガス・スペースに丸みを付けるのに必要な耐熱性ライニ
ングの量は、米国特許第4615715号による正方形の渦室に丸みを付けるの
に必要な量よりもかなり少ない。薄い耐熱性層の熱伝導率は高く、平面状の水管
パネルから形成される渦室壁が分離器を効率良く冷却する。それにより、そのよ
うな渦室は耐性を有し、低コストで製造することができ、その分離能力は可能な
限り高い。
The amount of refractory lining required to round the gas space of a vortex chamber with an octagonal cross section is greater than that required to round a square vortex chamber according to US Pat. No. 4,615,715. Quite few. The heat resistance of the thin heat resistant layer is high, and the vortex chamber wall formed by the flat water tube panel efficiently cools the separator. Thereby, such a vortex chamber is resistant, can be manufactured at low cost and its separation capacity is as high as possible.

【0046】 図4による八角形渦室は、好ましくは、平行壁を一体に接続することによって
、または図4に示されるように共通壁セクション72、74、および74’を提
供することによって、互いに対して、および反応室に対して取り付けられる。渦
室の平行壁、および渦室と反応室によって共有される平行壁は、好ましくは、支
持ビーム76および76’を使用することによって互いに支持し合うようにする
こともできる。
The octagonal vortex chambers according to FIG. 4 are preferably mutually connected by connecting parallel walls together or by providing common wall sections 72, 74 and 74 ′ as shown in FIG. Against and to the reaction chamber. The parallel walls of the vortex chamber, and the parallel walls shared by the vortex chamber and the reaction chamber, may also be supported to one another, preferably by using support beams 76 and 76 '.

【0047】 多角形渦室間、および渦室と反応室の間に、フリー三角形スペースが残ってお
り、このスペースは好ましくは、例えば、反応装置プラント全体のための支持構
造78、ならびに煙道ガスの不純物を低減する添加剤のための、または他の物質
のための供給ダクトまたは調量経路80、80’を配設するために利用すること
ができる。サイクロン内のガス渦84および84’の接線に平行にガス・ジェッ
トを渦室に入れる入口ダクト82、82’ が、図3の渦室70と70’の間に
配設されている。
There remains a free triangular space between the polygonal vortex chambers and between the vortex chambers and the reaction chamber, which space preferably comprises, for example, a support structure 78 for the entire reactor plant, as well as flue gas. Can be used to provide feed ducts or metering paths 80, 80 'for additives that reduce the impurities of, or for other materials. An inlet duct 82, 82 'for introducing a gas jet into the vortex chamber parallel to the tangent of the gas vortices 84 and 84' in the cyclone is disposed between the vortex chambers 70 and 70 'of FIG.

【0048】 図5は、2つの六角形渦室から形成される分離器アセンブリを示す。図5によ
る構成では、渦室70の外壁の1つ86が反応室20の壁24に平行である。こ
の構成では、好ましくは、例えば中間体支持部分を用いて反応室に分離器を接続
することができる。別の代替形態は、2つの六角形渦室を、それらの間に共通壁
または平行壁を提供することによって配置するもので、渦室の角の1つが反応室
に向けられる。
FIG. 5 shows a separator assembly formed from two hexagonal vortex chambers. In the arrangement according to FIG. 5, one of the outer walls 86 of the vortex chamber 70 is parallel to the wall 24 of the reaction chamber 20. In this configuration, the separator can preferably be connected to the reaction chamber, for example using an intermediate support part. Another alternative is to arrange two hexagonal vortex chambers by providing a common wall or parallel walls between them, one of the corners of the vortex chambers being directed towards the reaction chamber.

【0049】 図5による六角形渦室の各コーナは、丸み付けされたコーナ間に薄い滑らかな
ライニングでカバーされた直線壁セクション88が残るように個別に丸み付けさ
れている。特に渦室の角の数が8未満であるときには、好ましくは軽量であり耐
性がある分離器アセンブリをこの様式で提供することができる。
Each corner of the hexagonal vortex chamber according to FIG. 5 is individually rounded so that a straight smooth wall section 88 covered by a thin smooth lining remains between the rounded corners. Especially when the number of vortex chamber corners is less than eight, a preferably lightweight and durable separator assembly can be provided in this manner.

【0050】 図6は、図4による2つの隣接する渦室の配置を連想させるが、構成にいくぶ
ん費用がかからない、2つの渦を形成する分離器アセンブリを例示する。この配
置では、仕切壁90によって分けられた入口ダクト82を通って反応室20から
入るガス・ジェットは、反対側の壁60に垂直に当たり、丸み付けされた渦室端
部で反対方向に旋回する2つの渦に分けられる。
FIG. 6 illustrates a separator assembly forming two vortices, reminiscent of the arrangement of two adjacent vortex chambers according to FIG. 4, but somewhat less expensive to construct. In this arrangement, the gas jet entering the reaction chamber 20 through the inlet duct 82 separated by the partition wall 90 strikes the opposite wall 60 vertically and swirls in opposite directions at the rounded vortex chamber ends. Divided into two whirlpools.

【0051】 前述した例では、渦室の角の数が6または8であったが、別の数、例えば5や
7であってもよい。角の数が増えると、丸み付けに必要な耐熱性ライニングの量
は低減し、しかし同時に、水管パネルの数および製造コストが増大する。したが
って、最適な角の数が存在し、通常は5〜10である。
In the above-mentioned example, the number of corners of the vortex chamber is 6 or 8, but it may be another number, for example, 5 or 7. As the number of corners increases, the amount of refractory lining required for rounding decreases, but at the same time increases the number of water tube panels and manufacturing costs. Therefore, there is an optimal number of corners, typically 5-10.

【0052】 渦室形状の利点に影響を与える別の因子は、構成内の平行壁の数であり、奇数
個の角の場合よりも偶数個の角の場合でより多く、とくに角の数が4で割り切れ
るときに多い。したがって、特に好ましい渦室の角の数は8であり、しかし上述
したように、いくつかの場合に、最も有利な構成をいくつかの他の角の数で得る
ことができる。
Another factor that influences the advantage of the vortex chamber shape is the number of parallel walls in the configuration, which is higher in the even number of corners than in the odd number of corners, especially when the number of corners is higher. Often when divisible by four. Therefore, a particularly preferred number of vortex chamber corners is eight, but as mentioned above, in some cases the most advantageous configuration can be obtained with some other corner number.

【0053】 本明細書では本発明を最も好ましい実施形態と現在みなされるものに関連して
例として説明してきたが、開示された実施形態から多くの修正および結合をなす
ことができることを当業者には理解されたい。したがって、本発明は、頭書の特
許請求の範囲に定義された本発明の範囲内に含まれるいくつかの他の適用例を包
含する。
Although the invention has been described herein by way of example with reference to what is presently considered to be the most preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that many modifications and combinations can be made from the disclosed embodiments. Want to be understood. Therefore, the present invention covers several other applications that fall within the scope of the invention as defined in the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による遠心分離器を備える流動層反応装置の鉛直概略断面図である。[Figure 1]   1 is a schematic vertical sectional view of a fluidized bed reactor equipped with a centrifuge according to the present invention.

【図2】 本発明による遠心分離器を備える別の流動層反応装置の概略鉛直断面図である
FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of another fluidized bed reactor equipped with a centrifuge according to the present invention.

【図3】 線A−Aに沿って取られた図1または図2の遠心分離器の断面図である。[Figure 3]   FIG. 3 is a cross-sectional view of the centrifuge of FIG. 1 or 2 taken along line AA.

【図4】 本発明による遠心分離器の代替実施形態を示す図3と同様の断面図である。[Figure 4]   FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3, showing an alternative embodiment of a centrifuge according to the present invention.

【図5】 本発明による遠心分離器の代替実施形態を示す図3と同様の断面図である。[Figure 5]   FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3, showing an alternative embodiment of a centrifuge according to the present invention.

【図6】 本発明による遠心分離器の代替実施形態を示す図3と同様の断面図である。[Figure 6]   FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3, showing an alternative embodiment of a centrifuge according to the present invention.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成14年5月27日(2002.5.27)[Submission date] May 27, 2002 (2002.5.27)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流動層反応装置の反応室から排出されるガスから固体粒子を
分離するために流動層反応装置に取り付けられる遠心分離器アセンブリであって
、 平坦な水管パネルで形成された鉛直方向に延びる外壁によって水平方向を画定
された渦室であって、壁の内側には少なくとも部分的に耐熱性ライニングが設け
られており、また壁の内側が渦室内にガス・スペースを画定しており、そこに少
なくとも1つの鉛直ガス渦が確立される渦室と、 反応室からガス・スペース内にガスを導入するための少なくとも1つの入口と
、 清浄ガスをガス・スペースから排出するための少なくとも1つの出口と、 分離された固体粒子をガス・スペースから放出するための少なくとも1つの出
口とを有する遠心分離器アセンブリにおいて、 前記渦室の鉛直方向に延びる外壁が少なくとも1つのコーナを形成しており、
該外壁の側部の間の角度が90度を超えており、また前記コーナは、外壁の内側
に配置された耐熱性ライニングによって丸み付けされていることを特徴とする遠
心分離器アセンブリ。
1. A centrifuge assembly attached to a fluidized bed reactor for separating solid particles from gas discharged from a reaction chamber of the fluidized bed reactor, the vertical separator formed by a flat water tube panel. A vortex chamber horizontally defined by an outer wall extending to the interior of the wall, the interior of the wall being at least partially provided with a heat resistant lining, and the interior of the wall defining a gas space within the vortex chamber. , A vortex chamber in which at least one vertical gas vortex is established, at least one inlet for introducing gas from the reaction chamber into the gas space, and at least one for discharging clean gas from the gas space A centrifuge assembly having two outlets and at least one outlet for releasing separated solid particles from the gas space; An outer wall extending direction are formed at least one corner,
A centrifuge assembly wherein the angle between the sides of the outer wall is greater than 90 degrees and the corners are rounded by a heat resistant lining located inside the outer wall.
【請求項2】 前記渦室の鉛直方向に延びる外壁が少なくとも1つのコーナ
を形成しており、該外壁の側部の間の角度が約110〜150度であり、また前
記コーナは、外壁の内側に配置された耐熱性ライニングによって丸み付けされて
いることを特徴とする請求項1に記載の遠心分離器アセンブリ。
2. The vertically extending outer wall of the vortex chamber defines at least one corner, the angle between the sides of the outer wall is about 110 to 150 degrees, and the corner is of the outer wall. The centrifuge assembly of claim 1, wherein the centrifuge assembly is rounded by a heat resistant lining disposed inside.
【請求項3】 前記ガス入口に面している鉛直方向に延びる外壁が、ガスの
流入に対してほぼ垂直に位置しており、ガスの流れ方向で最初に衝突した後の次
のコーナが、外壁の内側に配置された耐熱性ライニングによって丸み付けされて
おり、該コーナを形成する外壁の間の角度が90度を超えることを特徴とする請
求項1に記載の遠心分離器アセンブリ。
3. A vertically extending outer wall facing the gas inlet is positioned substantially perpendicular to the gas inflow, and the next corner after the first collision in the gas flow direction is: The centrifuge assembly according to claim 1, characterized in that it is rounded by a heat-resistant lining arranged inside the outer wall, and the angle between the outer walls forming the corner is more than 90 degrees.
【請求項4】 前記渦室の鉛直方向に延びる外壁が少なくとも2つのコーナ
を形成しており、該外壁の側部の間の角度が90度を超えており、前記コーナが
、外壁の内側にある耐熱性ライニングによって丸み付けされていることを特徴と
する請求項1に記載の遠心分離器アセンブリ。
4. The vertically extending outer wall of the vortex chamber forms at least two corners, the angle between the sides of the outer wall is greater than 90 degrees, and the corner is inside the outer wall. The centrifuge assembly of claim 1, wherein the centrifuge assembly is rounded by a heat resistant lining.
【請求項5】 前記渦室の外壁が2つのコーナを形成しており、その一方が
、丸み付けの曲率半径がr1となるように外壁の内側に配置された耐熱性ライニ
ングによって丸み付けされており、他方が、内側で丸み付けされていないか、あ
るいは丸み付けの曲率半径がr1と異なるように丸み付けされていることを特徴
とする請求項1に記載の遠心分離器アセンブリ。
5. The outer wall of the vortex chamber forms two corners, one of which is rounded by a heat-resistant lining arranged inside the outer wall so that the radius of curvature of the rounding is r 1. 2. The centrifuge assembly according to claim 1, characterized in that the other is not rounded on the inside or rounded so that the radius of curvature of the rounding is different from r 1 .
【請求項6】 前記渦室の、全ての隣接して鉛直方向に延びる外壁の間の角
度が90度を超えており、隣接して鉛直方向に延びる外壁によって形成される各
コーナが、外壁の内側に設けられた耐熱性ライニングによって丸み付けされてい
ることを特徴とする請求項4に記載の遠心分離器アセンブリ。
6. The vortex chamber has an angle between all adjacent vertically extending outer walls of greater than 90 degrees and each corner formed by the adjacent vertically extending outer walls of the vortex chamber has The centrifuge assembly according to claim 4, wherein the centrifuge assembly is rounded by a heat resistant lining provided inside.
【請求項7】 前記渦室の鉛直方向に延びる外壁が、ほぼ正多角形を形成し
ていることを特徴とする請求項6に記載の遠心分離器アセンブリ。
7. The centrifuge assembly of claim 6, wherein the vertically extending outer wall of the vortex chamber defines a substantially regular polygon.
【請求項8】 前記外壁によって形成される角度が、それぞれ約108〜1
35度であることを特徴とする請求項7に記載の遠心分離器アセンブリ。
8. The angle formed by the outer wall is about 108 to 1, respectively.
The centrifuge assembly of claim 7, wherein the centrifuge assembly is 35 degrees.
【請求項9】 前記外壁によって形成される角度が、それぞれ約135度で
あることを特徴とする請求項8に記載の遠心分離器アセンブリ。
9. The centrifuge assembly according to claim 8, wherein the angles formed by the outer walls are each about 135 degrees.
【請求項10】 共通の壁を共有する2つの分離器からなることを特徴とす
る請求項1に記載の遠心分離器アセンブリ。
10. The centrifuge assembly of claim 1, wherein the centrifuge assembly comprises two separators sharing a common wall.
【請求項11】 分離器と反応器が共通の壁セクションを共有することを特
徴とする請求項1に記載の遠心分離器アセンブリ。
11. The centrifuge assembly of claim 1, wherein the separator and the reactor share a common wall section.
【請求項12】 前記アセンブリが2つの分離器からなり、三角形のフリー
・スペースが該分離器間に残されており、該スペース内に、反応器の支持構造、
または供給ダクトもしくは調量経路が提供されることを特徴とする請求項1に記
載の遠心分離器アセンブリ。
12. The assembly comprises two separators, a triangular free space being left between the separators, in which the reactor support structure,
Alternatively, a centrifuge assembly according to claim 1, characterized in that a supply duct or metering path is provided.
【請求項13】 三角形のフリー・スペースが分離器と反応器の間に残され
ており、該スペース内に、反応室から排出されたガスのための入口ダクト、また
は供給ダクトもしくは調量経路が提供されることを特徴とする請求項1に記載の
遠心分離器アセンブリ。
13. A triangular free space is left between the separator and the reactor in which there is an inlet duct for the gas discharged from the reaction chamber, or a supply duct or metering path. The centrifuge assembly according to claim 1, wherein the centrifuge assembly is provided.
【請求項14】 分離器の底部が非対称であり、反応室およびリターン・ダ
クトと一体化されたユニットを形成していることを特徴とする請求項1に記載の
遠心分離器アセンブリ。
14. The centrifuge assembly according to claim 1, wherein the bottom of the separator is asymmetric and forms a unit integrated with the reaction chamber and the return duct.
【請求項15】 遠心分離器アセンブリ内において流動層反応装置の反応室
の排出ガスから固体粒子を分離する方法であって、該遠心分離器アセンブリが、 平坦な水管パネルから形成された鉛直方向に延びる外壁によって水平方向を画
定された渦室であって、壁の内側が少なくとも部分的に耐熱性ライニングを備え
ており、内部にガス・スペースを画定し、該スペースに少なくとも1つの鉛直ガ
ス渦が確立される渦室と、 反応室から前記ガス・スペース内にガスを導入するための少なくとも1つの入
口と、 清浄ガスをガス・スペースから排出するための少なくとも1つの出口と、 分離された固体粒子をガス・スペースから排出するための少なくとも1つの出
口とを有している固体粒子分離方法において、 前記渦室内に排出されたガスが、外壁の内側に設けた耐熱性ライニングによっ
て丸み付けされた少なくとも1つのコーナに当たるように導かれ、該コーナの鉛
直方向に延びる外壁間の角度が90度を超えることを特徴とする固体粒子分離方
法。
15. A method for separating solid particles from the exhaust gas of a reaction chamber of a fluidized bed reactor in a centrifuge assembly, the centrifuge assembly comprising a vertical water tube panel formed vertically. A vortex chamber horizontally defined by an extending outer wall, the interior of the wall being at least partially provided with a refractory lining, which defines a gas space therein, the space having at least one vertical gas vortex. An established vortex chamber, at least one inlet for introducing gas from the reaction chamber into the gas space, at least one outlet for discharging clean gas from the gas space, and solid particles separated And at least one outlet for discharging gas from the gas space, wherein the gas discharged into the swirl chamber is Guided by the refractory lining on the inside to impinge on at least one corner that is rounded, solid particle separation method angle between the outer wall extending in the vertical direction of the corners, characterized in that more than 90 degrees.
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